Hacer comprensibles los fundamentos de la estática en la escuela primaria.
¿Cómo puede sobrevivir una casa a una tormenta sin sufrir daños y por qué no se cae una grúa? Los ingenieros de diseño del mañana investigan estas y otras muchas cuestiones. Exploran la estabilidad y resistencia de las estructuras técnicas y descubren las relaciones entre la capacidad de carga y la conexión de los elementos de construcción. Ocho apasionantes modelos en combinación con el material didáctico que los acompaña transmiten el tema de la estática mediante puentes, grúas y construcciones de celosía.
El término estática procede de la palabra griega statikos, que se traduce al alemán como "detener", hacer una pausa y descansar. Hoy en día, la estática es el estudio del equilibrio de fuerzas. La estática desempeña un papel fundamental en la física, la ingeniería, la ingeniería civil y la ingeniería eléctrica.
La categorización de la estática como rama de la física (mecánica) puede ilustrarse clasificándola según la forma en que se describe el movimiento:
Por tanto, la estática se utiliza siempre que las estructuras técnicas están expuestas a los efectos de fuerzas. Estas fuerzas son, por ejemplo, fuerzas de peso, fuerzas naturales (agua, terremotos, viento), fuerzas mecánicas (fuerza de vapor, riesgo de explosión) y fuerzas musculares. Además de estas fuerzas externas, también existen las llamadas fuerzas internas. La estática de una estructura resulta de la relación entre las fuerzas internas. Éstas siempre se presentan en pares, por ejemplo, como fuerzas de tracción o compresión en los componentes de una estructura suspendida.
Por tanto, no hace falta explicar que las casas, puentes, torres, grúas, mástiles u otras estructuras deben construirse de forma que no se derrumben bajo su propia carga o bajo cargas externas (carga viva). Por tanto, todos los proyectos de construcción deben tener en cuenta todas las fuerzas imaginables que puedan producirse sobre una estructura. Mientras que la estática, como teoría del equilibrio de fuerzas internas y externas, trata de representar leyes independientes de los materiales, el proyectista puede utilizar la teoría de la resistencia para evaluar si los componentes o materiales de construcción utilizados podrán soportar la carga prevista.
El término estática se utiliza de forma ambigua y a menudo hace referencia al aspecto teórico-matemático-físico (estática como rama de la mecánica de la ingeniería), mientras que el análisis estructural tiene como objetivo aplicar esta estática en el sector de la construcción. El análisis estructural o la estática de estructuras de construcción es el estudio de la seguridad y fiabilidad de las estructuras portantes en el sector de la construcción. En el análisis estructural se calculan las fuerzas y sus efectos mutuos en una estructura y en cada componente asociado.
La compleja historia del análisis estructural está estrechamente vinculada a las investigaciones y publicaciones de tantos eruditos y científicos que aquí sólo se enumeran los autores que están directamente relacionados con el contenido temático y los términos técnicos de los kits de aprendizaje del análisis estructural.
Dado que los edificios inestables pueden plantear muchos peligros, el análisis estructural también ha sido objeto de legislación y jurisdicción durante varios miles de años. Ya en las primeras civilizaciones de Mesopotamia existían penas especiales para los constructores cuyos edificios se derrumbaban y mataban a personas, por ejemplo en el Codex Hammurapi, una colección de leyes recopiladas por el rey Hammurapi de Babilonia (* 1810 a.C.; † 1750 a.C.).
Las normas estatutarias en sentido estricto, que especifican una determinada cualidad, son históricamente más recientes. En el año 27 d.C., por ejemplo, un anfiteatro de madera de construcción barata se derrumbó en Fidenae, al norte de Roma, causando miles de muertos, según la descripción del historiador romano Publio Cornelio Tácito (* hacia 58 d.C.; † hacia 120 d.C.). [3] Como consecuencia, el Senado de Roma dictó normas estáticas.
El Juego de clase de estática para primaria y el Juego de clase de estática STEM para secundaria sólo pueden entenderse como una introducción a determinados temas de estática. El nivel de dificultad se ajusta deliberadamente a los requisitos curriculares actuales del grupo destinatario respectivo y las hojas de tareas están formuladas de forma orientada a las competencias. El objetivo es controlar, reflexionar y evaluar el propio pensamiento al resolver problemas y construir así nuevos conocimientos. Los alumnos construyen modelos sencillos y más sofisticados de forma independiente o en equipo. Las destrezas relacionadas con el proceso se fomentan mediante la resolución de problemas, la investigación en profundidad y las sugerencias de cambios creativos en los modelos.
El principal objetivo de aprendizaje en el nivel de primaria es la construcción estático-constructiva y agudizar la conciencia de los niños sobre las cuestiones estáticas y constructivas del entorno.
Otros temas y objetivos de aprendizaje a nivel primario cubiertos por Class SET Statics incluyen
En secundaria, STEM Statics se ocupa de la aplicación de los principios estáticos utilizando modelos como ejemplos, así como de otros temas:
La diversión de construir y juguetear son elementos tan importantes como el desarrollo lúdico de términos técnicos relevantes utilizando una variedad de tareas y sus ejemplos de solución.